13.1 磁场 磁感线 课件 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

第1节 磁场 磁感线 第十三章 电磁感应与电磁波初步 问题导入 我国春秋战国时期的一些著作已有关于磁石的记载和描述。指南针是我国古代四大发明之一。12世纪初,我国已将指南针用于航海,宋俑持罗盘者就记录了这个科技史实。 你是否感受到,凡是用到电的地方,几乎都有磁现象相伴随?你知道电和磁有怎样的联系吗? 1.了解磁现象。了解电流的磁效应以及电流磁效应的发现过程及其重要意义。 2.知道磁场的基本特性,知道磁场是客观存在的物质。 3.知道磁感线的定义和特点,知道几种常见磁场磁感线的空间分布情况。体会如何用使用形象化的手段描述物理现象。 4.会应用安培定则判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向。 5.了解安培分子电流假说。 学习目标 电和磁的联系 1.磁现象 最初发现的磁体是被称为“天然磁石”的矿物,其中含有主要成分为Fe3O4,能吸引其他物体,很像磁铁。 学习新知 (1)磁性: (2)磁极: (3)磁极间的相互作用: 磁体能吸引铁、钴、镍等物质的性质。 磁体上磁性最强的区域。 ①北极:自由转动的磁体,静止时指北的磁极,又叫N极。 ②南极:自由转动的磁体,静止时指南的磁极,又叫S极。 同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。 学习新知 2.电与磁的联系 库仑 安培 电与磁是互不相关的两回事 学习新知 电和磁之间应该存在某种联系 奥斯特 学习新知 3.奥斯特实验 实验装置 实验现象: 当给导线通时,与导线平行放置的小磁针发生转动。 点击播放视频 学习新知 思考:该实验成功的关键?该实验说明了什么? 为了排除地磁场的影响,通电直导线要南北水平放置,磁针要平行的放置于导线的下方或者上方。 该实验首次揭示了电与磁之间的联系——电能生磁,即电流的磁效应,揭开了人类对电磁现象研究的新纪元。 学习新知 磁场 磁体对通电导线产生作用力 安培等人又做了很多实验研究。他们发现,不仅通电导线对磁体有作用力,磁体对通电导线也有作用力。 任意通电导线也有作用力 学习新知 ①磁体与磁体之间 ②通电导线对磁体 ③磁体对通电导体 ④任意两条通电导线之间 这些作用力都是不需要相互接触,就能产生。 那么,这些相互作用是怎样发生的? 学习新知 A磁体或电流 B磁体或电流 磁场 产生 产生 作用于 作用于 磁极间、电流间、磁极与电流间的相互作用都是通过磁场发生的。 A电荷 B电荷 电场 产生 产生 作用于 作用于 学习新知 1.磁场: 磁体周围空间存在的一种特殊物质。 磁场和电场一样是一种物质,虽然看不见,摸不着,但是是客观存在的 2.基本性质: 对放入其中的磁体或通电导体有磁力的作用。 学习新知 思考1:磁场中各点的磁场方向如何判定呢? 将一个小磁针放在磁场中某一点,小磁针静止时,北极N所指的方向,就是该点的磁场方向。 学习新知 思考2:我们如何来形象地描述磁场呢? 磁场是一种特殊的物质,不能为人们所看见,英国科学家法拉第在对磁场的描述方面表现出很强的想像力,为了“看见”磁场,法拉第在纸板上均匀洒满细小的铁 屑,在其下放置磁铁,然后轻敲纸板, 磁化后的铁屑在磁力的作用下就清清楚 楚地呈现出“磁感线”来。 学习新知 磁感线 演示实验:观察常见磁场的分布 点击播放视频 视频:通电直导线周围磁场分布 学习新知 点击播放视频 视频:条形磁铁磁场分布 学习新知 点击播放视频 视频:蹄形磁铁磁场分布 1.磁感线: 沿磁场中的细铁屑画出一些曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致,这样的曲线就叫作磁感线。 学习新知 2.磁感线的特点: (1)磁感线方向:磁体外部从N极指向S极,内部从S极指向N极 (2)磁感线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向 (3)疏密程度表示磁场的强弱 (5)假想曲线,实际并不存在 (4)磁感线在空间不相交、不相切、不中断 思考:磁感线与电场线有什么区别? 磁感线是闭合曲线,电场线不是闭合曲线 学习新知 下列关于电场线和磁感线的说法正确的是( ) A.二者均为假想的线,实际上并不存在 B.实验中常用铁屑来模拟磁感线形状,因此磁感线是真实存在的 C.任意两条磁感线不相交,电场线也是 D.磁感线是闭合曲线,电场线是不闭合的 练习 ACD 学习新知 安培定则 直线电流的磁感线是一圈圈的同心圆,这些同心圆都在跟导线垂直的平面上。实验表明,改变电流的方向,各点的磁场方向都变成相反的方向。 学习新知 安培定则一(也叫右手螺旋定则): 用右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向。 学习新知 立体图 1.直线电流的磁场分布 用右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向 纵截面图 横截面图 表示垂直纸面向外 表示垂直纸面向里 磁场特点:以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组同心圆,越向外越稀疏,磁场越弱. 学习新知 安培定则二(也叫右手螺旋定则): 让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向。 学习新知 2.环形电流的磁场分布 纵截面图 立体图 横截面图 让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向。 磁场特点:环内部磁场比环外强,磁感线越向外越稀疏 学习新知 让右手弯曲的四指与螺线管电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向 安培定则二(也叫右手螺旋定则): 通电螺线管的磁场就是环形电流磁场的叠加(大拇指指向螺线管N极) 学习新知 让右手弯曲的四指与螺线管电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向。 3.通电螺线管磁场分布 立体图 横截面图 纵截面图 磁场特点:内部为匀强磁场且比外部强,内部由S极指向N极,外部类似条形磁铁,由N极指向S极。 学习新知 练习 1.如图所示,在三维直角坐标系中,若一束电子沿y轴正向运动,则由此产生的在z轴上A点和x轴上B点的磁场方向是( ) A.A点磁场沿x轴正方向,B点磁场沿z轴负方向 B.A点磁场沿x轴负方向,B点磁场沿z轴正方向 C.A点磁场沿z轴正方向,B点磁场沿x轴负方向 D.A点磁场沿x轴正方向,B点磁场沿z轴正方向 A 学习新知 2.如图所示,小磁针甲放在水平通电螺线管的内部,小磁针乙放在水平通电螺线管的正上方,两小磁针均可在水平面内自由转动。闭合开关后,关于两小磁针静止时N极的指向,下列说法正确的是( ) A. 甲、乙的N极均水平向左 B. 甲、乙的N极均水平向右 C. 甲的N极水平向左,乙的N极水平向右 D. 甲的N极水平向右,乙的N极水平向左 C 学习新知 3.在下列各图中,已知磁场的方向,试画出产生相应磁场的电流方向 N S X 学习新知 科学漫步 安培分子电流假说 1.内容:所有磁现象都可以归结为运动电荷(电流)之间通过磁场而发生的相互作用。在原子、分子等物质微粒内部,存在着一种环形电流——分子电流,分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极。如图所示。 学习新知 对外显示磁性,是磁铁的N极 对外显示磁性,是磁铁的S极 对外不显示磁性 (2)消磁:由于激烈的分子热运动或机械运动使分子电流取向变得杂乱无章的结果. 2.对有关磁现象的解释 (1)磁化:软铁棒未被磁化前,内部分子电流取向杂乱无章,磁场相互抵消,对外界不显磁性;在外界磁铁的磁化下,内部各分子电流取向一致,形成磁极. 学习新知 一、电和磁的联系 1.磁现象 2.电与磁的联系:电和磁之间应该存在某种联系 3.奥斯特实验:当给导线通时,与导线平行放置的小磁针发生转动。 二、磁场 1.定义:磁体周围空间客观存在的一种特殊物质。 2.基本性质:对放入其中的磁体或通电导体有磁力的作用。 三、磁感线 1.定义:沿磁场中的细铁屑画出一些曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致,这样的曲线就叫作磁感线。 2.特点 四、安培定则 安培分子电流假说 课堂总结 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 $$